晋城煤业集团成庄矿巷道帮锚索布置研究

陈进才

摘要：成庄矿目前采用的锚杆支护技术已经成熟，近年来不断开展了煤巷锚杆支护技术的研究、试验与推广应用。通过改变帮锚索布置方式，在受动压影响的巷道内进行试验，以保证巷道变形量的减少，满足后期巷道能正常投入使用，并减少维护费用。

关键词：帮锚索；锚杆支护；巷道变形

中图分类号：TD353 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2013）20-0101-03

1 实施前的状况及存在问题

1.1 实施前的状况

成庄矿目前采用的锚杆支护技术已经成熟，近年来不断开展了煤巷锚杆支护技术的研究、试验与推广应用。现在锚杆支护技术已经在成庄矿井下得到大面积推广应用，取得较好的支护效果与经济效益。随着矿井的不断开发和高效运行，对巷道支护又提出了新的难题。随着成庄矿千万吨能力矿井的建设和投运，原锚、索、网联合支护技术已不能满足生产状况，后期需投入较多的人力和物力对巷道支护进行维护和处理。

1.2 存在问题

在相邻采空区布置的巷道掘进过程中和回采过程中，巷道位移变化大，表现为两帮挤出，巷道底板鼓起，为生产带来一定问题。

巷道底板鼓起、巷道两帮挤出，影响机电设备的安设和运行，行人困难，并使巷道断面变小，满足不了生产时的通风需求。

巷道在维护过程中需投入过多的人力和物力进行巷道维护。

变形巷道在使用过程中，存在很大的安全隐患。

2 创新目的

通过改变帮锚索布置方式，在受动压影响的巷道内进行试验，以保证巷道变形量的减少，满足后期巷道能正常投入使用，并减少维护费用。

3 巷道变形原理

图1

图2

图3

3.1 巷道掘进方式

成庄矿回采工艺为综放顶回采工艺，顺槽（小U）巷道一般沿煤层底板掘进，以保证综放顶回采工艺的回采率，而成庄矿综采工作面又采用了大U套小U通风方式，对大U内的巷道采用沿顶板掘进方式，这样使巷道在回采或掘进过程中，巷道受力布置不均匀，导致巷道变形。

3.2 巷道变形分析

成庄矿巷道受煤层厚度及回采工艺影响，巷道一般沿底板掘进和顶板掘进，有四种方式：一为小U巷为底板巷，大U巷道为顶板巷；二为小U巷为顶板巷，大U为底板巷；三为小U和大U都为底板巷；四为小U和大U都为顶板巷。巷道变形如图1、图2、图3所示。

4 巷道支护方案

原则：锚杆、锚索布置与参数选取应充分考虑巷道的实际情况，尽量减少锚杆支护密度，提高掘进速度。

4.1 巷道原支护方案

顶锚索布置特征：锚索呈双排布置，距帮1.41m，锚索间排距1.70×2.0m。锚索布置形式：2-0-2，锚索规格为SKP-22-1-7.4。

帮锚索布置特征：采用1-0-1方式布置，锚索排距2000mm，距底板1600mm，锚索规格为SKP-17.8-1-5.4。

4220副巷从开口到514m采用此支护形式。

4.2 巷道破坏数据分析

4220副巷掘进后，由于受采空区的影响，巷道两帮和顶底板煤岩体的应力和位移分布情况出现了非对称现象。从巷道掘进200m后来看，靠近采空区一侧巷帮垂直应力集中区域和集中程度大于靠近煤柱一侧。从水平应力来看，最大水平应力集中区域集中在巷道的顶底板中部。

从4220副巷距巷口232m处1#综合测站数据可以看出：从4220副巷掘进后围岩位移场分布来看，巷道顶板最大下沉量为152mm，最大底鼓量为212mm，靠近采空区一侧巷帮变形为425mm，靠近煤柱一侧巷帮变形为284mm。

巷道掘进后巷道围岩的破坏区域呈现非对称分布。靠近采空区一侧巷帮破坏范围要大于靠近煤柱一侧。总体来看，顶板和巷帮在靠近采空区一侧破坏范围较大，破坏范围在2～3m之间。其他部位围岩破坏范围相对较小，但仍远大于4215巷和4220巷掘进时围岩的破坏范围。由于煤柱受采动影响，煤体在掘进扰动后更容易破碎，因此沿空掘巷加强两帮的支护变得尤为重要。

4.3 巷道新支护方案

顶锚索布置特征：锚索呈双排布置，锚索布置形式：2-1-2，锚索规格为SKP-22-1-7.4。

帮锚索布置特征：煤柱侧采用1-0-1方式布置，锚索排距2000mm，距底板500mm，采空区侧采用1-1-1迈步方式布置，锚索排距1000mm，距底板1600mm和500mm，锚索规格为SKP-17.8-1-4.3。

4.4 巷道新支护方案数据分析

从4220副巷距巷口1120m处5#综合测站数据得出：从4220副巷掘进后围岩位移场分布来看，巷道顶板最大下沉量为85mm，最大底鼓量为5mm，靠近采空区一侧巷帮变形为25mm，靠近煤柱一侧巷帮变形为45mm。

从4220副巷距巷口1519m处8#综合测站数据得出：从4220副巷掘进后围岩位移场分布来看，巷道顶板最大下沉量为85mm，最大底鼓量为190mm，靠近采空区一侧巷帮变形为35mm，靠近煤柱一侧巷帮变形为50mm。

5 效果分析

在以前的支护方案中，工作面掘进20m后，底鼓就达到300mm，巷道在掘进过程中需重复投入人力去起底以保证巷道能正常掘进。

4220副巷在使用新的支护方案后，工作面在掘进150m左右的范围内变化量很小，控制在50mm以内，在掘进500m内，底鼓控制在200mm以内，并且在掘进过程中无需再投入人力。

6 推广应用的前景

我矿现回采工作面大多为大U套小U的四巷布置方式，大U巷道一般为相邻工作面复用，如5303面大U、4308面大U、4309面大U、2317面大U等。而复用巷道一般相对的工程就是起底、开帮、加固底板，其中起底工程不管在掘进还是回采或者是在复用过程中都能碰到，而帮锚索的新布置方式能对底板鼓起起到抑制作用。